Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3898
.pdf
1 и 2 обозначены аналогичными порядковыми номерами. Траектория движения шатуна обозначена кружками
4, 6, 7, 8, 10. Работа, совершаемая выхлопными газами при резком падении давления в двигателе и в первой
турбине, происходит во время движения коленчатого вала 6, 7, - 8. При этом работа, совершаемая
выхлопными газами во второй турбине, происходит на участках вращения коленчатого вала 8, 1 и 8, 10.
14, 15, 16, 17, 14 обозначает идеальную индикаторную диаграмму компрессора, подающего предварительно
сжатый воздух в двигатель. Угол поворота.
Кривошип, соответствующий работе первой турбины, обозначается буквой I, а II обозначает угол,
соответствующий работе второй турбины.
Показанные различия в давлении между тактом выпуска 8, 1 двигателя и давлением на входе 10, 70 9, 13 во
вторую турбину обусловлены потерей давления при потоке отработавших газов из двигателя внутреннего
сгорания в турбину. Аналогичным образом потери давления происходят 75 в течение периода всасывания
предварительного компрессора по всасывающей линии 17, 14 по сравнению с линией, указывающей на
атмосферное давление, и во время зарядки цилиндров двигателя внутреннего сгорания 80 по линии 1, 2, 3 по
сравнению с 16, 15. При подаче отработавших газов во вторую турбину по линиям 10, 9, 13 давление может
несколько изменяться и может быть непостоянным, как показано на диаграмме.
На фиг. 3 и 4 показан способ работы в соответствии с настоящим изобретением с двухтактным двигателем
внутреннего сгорания с помощью индикаторной схемы (фиг. 3) и схемы траектории вращения коленчатого
вала (фиг. 4). 4).
На рис. 3 20, 21, 22, 23, 24, 25, 20 обозначают индикаторную диаграмму двухтактного двигателя внутреннего
сгорания; 20, -21 обозначают линию сжатия, а 21, 22, 23 соответствуют периодам сгорания и расширения.
Вдоль линий 23, 24 происходит поток части отработавших газов 100 в первую турбину. Линии 24-25 и обратно
к 24 соответствуют периоду продувки, то есть во время соответствующего движения поршня оставшаяся
часть отработавших газов 105, которая все еще находится в цилиндрах двигателя, вытесняется свежей
смесью.
В течение 24-20 может продолжаться процесс продувки или может происходить наддув, а в момент 20
начинается надлежащее сжатие 110.
Идеальная индикаторная диаграмма первой турбины представлена областью 23, 24, 26, 23, т.е. вертикально
сечением области I. Выбросы продуктов сгорания 115 из двигателя во время движения поршня 24, 25, 20, а
также продукты сгорания, выходящие из турбины I, поступают в турбину II и совместно совершают работу,
обозначенную областями 27, 28, 29, 30, 27, 120.
диаграммы. Этот участок обозначен цифрой II и имеет наклонное сечение. Схема индикатора
предварительного компрессора для сжатия заряда двигателя представлена областями 31, 32, 33, 125, 34, 31.
Из рис. 4, где аналогичные точки обозначены теми же порядковыми номерами, что и на рис. 3, видно, что на
пути кривошипа 23, 24 соответствуют отработавшие газы, поступающие в турбину II при приблизительно
постоянном давлении. В приведенном примере колеса ротора турбины 50, 55 и 57 закреплены на валу, общем
для всех колес. Выхлопные газы 70, выходящие из роторного колеса 50, поступают в приемное или
коллекторное пространство 58, а также оттуда попадают в турбину II, проходят через нее и выходят через
выхлопную трубу 59. 75 Принцип работы силовой установки теперь таков, что после завершения расширения
в двигателе поршень, находящийся вблизи нижней мертвой точки (в положении, показанном на рис. 80):
(проведено) выявляет связь между цилиндром 48 и турбиной I, т.е.
трубопровод 49. Обратный клапан 51 открывается избыточным давлением, существующим в цилиндре 48
двигателя, и часть отработавших газов (85°) поступает в турбину I, в результате чего происходит
значительное падение давления. Этот поток продолжается в течение определенного периода времени до тех
пор, пока в цилиндре не исчезнет существенное избыточное давление по сравнению с 90°:
Давление во впускной камере 58 поступает в турбину II. В этот момент открывается клапан 44, и поршень,
теперь движущийся вверх, выталкивает оставшиеся в цилиндре отработавшие газы 95 через трубопровод 53
в турбину II.
Тем временем клапан 51 снова закрывается, и отработавшие газы не могут проходить через этот клапан в
турбины I и II. В конце такта вытеснения или выпуска клапан 44 снова закрывается, впускной клапан 47
открывается, и происходит такт всасывания, во время которого свежая смесь поступает в цилиндр так же, как
это происходит в четырехтактных двигателях; в конце такта всасывания поршень снова открывает
трубопровод 49. Автоматический обратный клапан 51 или клапан с принудительной регулировкой закрывает
доступ к цилиндру двигателя 110 и предотвращает в этот момент попадание выхлопных газов из
трубопровода 49 или от турбины I в цилиндр 48.
Каждая из выхлопных турбин I и II 115 может быть снабжена отдельным корпусом и может быть независимой
друг от друга. Выхлопные турбины могут обеспечивать внешнюю энергию, например, они могут приводить в
движение электрогенератор 60, 120, помимо привода компрессора. Они также могут быть соединены с
двигателем, например, посредством промежуточной зубчатой передачи.
На рисунках 6 и 7 изображены электростанции 125, оснащенные двухтактными двигателями внутреннего
сгорания. Аналогичные детали обозначены теми же порядковыми номерами, что и на рис. 5.
С расположением, показанным на рисунке 130.
При повороте коленчатого вала на угол I работа одновременно выполняется в двигателе и в первой турбине,
при этом происходит значительное падение давления. После этого происходит продувка цилиндра двигателя
и удаление остатков выхлопных газов из двигателя по пути 24, 25, 24а, 20 кривошипа, а также поток этих газов
во вторую турбину, соответствующий углу II перемещения кривошипа. Когда поршень двигателя находится в
положении, соответствующем точке 20, продувочные клапаны и выпускные органы закрываются, а
соединения между предкомпрессорным двигателем и выхлопными турбинами прерываются. Сжатие в
двигателе начинается сейчас в соответствии со строками 20, 21.
На фиг. 5 схематически показан пример конструкции установки, работающей в соответствии со схемами,
изображенными на фиг. 1 и 2. 40 обозначает предкомпрессор, который всасывает заряд, например,
атмосферный воздух или горючую смесь, через трубопровод 41 и подает его в сжатом состоянии через
трубопровод 42 мимо впускного клапана 47 в четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором
показан только один цилиндр 48. 45 обозначает поршень, который в показанном положении находится вблизи
нижней мертвой точки. Для обеспечения работы агрегата в соответствии с настоящим изобретением цилиндр
48 соединен с турбиной I посредством трубопровода 49. В последнем случае может быть установлен
отсоединяющий орган 51, который может действовать автоматически или который может регулироваться
определенным образом. Поскольку турбина I с роторным колесом 50 должна работать при значительном
понижении давления, площадь поперечного сечения трубопровода 49 выбрана настолько малой, что газы
протекают через него с высокой скоростью и в нем не происходит накопления газов.
Входные форсунки 52 турбины I выбраны таким образом, чтобы обеспечить эффективное использование
энергии расширения отработавших газов.
Турбина I может состоять из одного или нескольких роторных колес.
Второй трубопровод 53 для отвода отработавших газов направляет ту часть продуктов сгорания, которая
осталась в цилиндре 48, в турбину II во время такта выпуска двигателя. В приведенном примере турбина II
включает в себя первое направляющее колесо 54, первое роторное колесо 55, второе направляющее колесо
56 и второе роторное колесо 57. В отличие от трубопровода 49, площади поперечного сечения трубопровода
53 и турбины II выбраны таким образом, что предкомпрессор 49 подает заряд через трубопровод 42 и
входные патрубки 47 в цилиндр двигателя 48. (Рис. 6)
_5 Клапан 51 управляется таким образом, что при положении поршня 45, соответствующем линиям 23, 24 на
схеме, изображенной на рис. 3, происходит поток значительно расширяющихся выхлопных газов через
трубопровод 49 в турбину I.
Последняя включает в себя роторное колесо 50, на которое воздействуют выхлопные газы, проходящие через
сопло 52. В ходе этой процедуры поршень 45 по-прежнему закрывает отверстия 47 и 44 в стенках цилиндра.
Эти отверстия открываются только в конце хода поршня, когда поршень 45 находится в показанном на
рисунке положении. С этого момента свежая смесь поступает в цилиндр 48 через отверстия 47, а
отработавшие газы, все еще находящиеся в цилиндре, выводятся через отверстия 44 и по трубопроводу 53
поступают в турбину II, которая включает в себя направляющие колеса 54 и 56 и роторные колеса 55 и 57. Эти
отработавшие газы вместе с отработавшими газами, выходящими из турбины I, совершают работу в турбине
II и затем выходят через выхлопную трубу в атмосферу.
40 обозначает топливный клапан. Последнее не требуется, когда предкомпрессор 40 работает со смесью
топлива и воздуха.
При расположении, показанном на рис. 7, подача предварительно сжатого заряда осуществляется
посредством двух рядов портов 47 и 47а, расположенных один над другим, при этом проход из цилиндра 48
через верхний ряд портов 47а в трубопровод 42 может быть закрыт клапаном 47b. Дополнительные
трубопроводы подачи 49 и 53 к турбинам соединены с отверстиями 49а и 44, расположенными
соответственно в стенке цилиндра. Обратный клапан 51 M5 вставлен в трубопровод 49.
При движении поршня вниз он сначала открывает пазы 409a и 47a. Пока в цилиндре присутствует избыточное
давление, клапан 5_47b предотвращает поток отработавших газов в подающий трубопровод 42. С другой
стороны, это избыточное давление открывает обратный клапан 51, и отработанные газы проходят через
трубопровод 49 и форсунки 52 к роторному колесу 50. Этот поток продолжается до тех пор, пока давление в
трубопроводе 49 и в коллекторном пространстве 58 практически не выровняется. Примерно в этот момент
поршень 45 unWE закрывает выходные отверстия 44 и входные отверстия 47. Предварительно сжатая смесь
поступает в цилиндр 48 и выталкивает отработавшие газы через отверстия 44 в трубопровод 53 и к турбине I;
в которой эти газы вместе с отработавшими газами, выходящими из турбины I, совершают полезную работу.
Клапан 47б открывается, как только в трубопроводе 42 достигается определенное избыточное давление,
превышающее давление внутри цилиндра. 70. Свежий заряд также поступает в цилиндр через верхние щели
47а.
Расположение входных и выходных органов может быть выполнено любым подходящим способом. На
конструктивных примерах 75, показанных на рис. 5, 6 и 7, продувка с помощью свежего заряда может
осуществляться через трубопровод 49 в турбину I, а также через трубопровод 53 в турбину II. Единственное
условие 80 заключается в том, что части 47 и 51 или 47 или 473 соответственно и 44 могут одновременно
оставаться открытыми.
Управление клапанами 51 может быть организовано таким образом, что последние, например, 85 могут
оставаться закрытыми при определенных нагрузках двигателя, так что турбина 11 будет подвергаться
воздействию только выхлопных газов. Это рекомендуется в случае малых нагрузок и, соответственно, малого
расхода топлива, если падение давления между 6 и 8 на рис. 1 или между 23 и 24 на рис. 3 стало настолько
незначительным, что использование этой энергии в турбине 1 перестало быть экономически целесообразным.
95 В многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания для отвода отработавших газов от каждого
цилиндра к турбине 1 могут быть предусмотрены отдельные трубопроводы 49 и форсунки 52, чтобы избежать
взаимных помех.
Вместо односторонних двигателей внутреннего сгорания могут использоваться двухсторонние двигатели или
двигатели, поршни которых работают в противоположных направлениях. 105 — Подробно описав и определив
природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
Соседние файлы в папке патенты